低频宽带ISAR回波数据驱动的电离层TEC反演及目标补偿成像

The ionospheric effects suppression is of crucial importance to the performance improvement and application of the low frequency wideband remote sensing imagery radar. Concerning the ionospheric TEC inversion research via the radar signal as the major obstacle in radar signal processing, this project takes the low frequency wideband ISAR signal as the typicality, and proposes a general ionospheric effects model by exploring the spatio-temporal characteristics of the radar signal as well as the propagation geometry features. Based upon the general model, the parameters of moving target and orbit are estimated to aim at a decoupling processing between the moving effects and the ionospheric effects. This project further proposes a new inversion method of ionospheric TEC incorporating the ISAR echo signal driven and the prior knowledge of the ionospheric physics. The method integrates the effects including time, space and frequency of the radar signal, and breaks up the limit of the inversion by theoretical approximation model. Then the research will be extended to the ionospheric effects compensation and the target reconstructed imaging to verify the accuracy and effectiveness of the inversion method. The project puts forward a new approach of ionospheric effects research, which will be meaningful to the application of the low frequency wideband radar imaging.

电离层效应抑制和校正研究对低频宽带遥感成像雷达性能提高及应用拓展具有重要意义。项目针对基于雷达回波数据反演获取电离层TEC这一难点问题，从低频宽带ISAR回波数据入手，进行雷达数据时空特性和传播几何特性分析，建立电离层共性影响模型。在此基础上，结合目标运动特性进行运动及轨道参数估计，完成回波数据中运动效应和电离层效应解耦合处理。将电离层在时间、空间、频率对雷达信号的影响进行整合，突破依赖电离层理论近似模型进行反演的局限性，研究提出以回波数据驱动、融合电离层多尺度物理模型约束的电离层TEC反演方法。最后，通过基于反演TEC的电离层效应补偿和目标重构成像，验证反演方法的精度和有效性。研究将为雷达信号电离层效应研究提供新思路，积极促进低频宽带雷达成像应用的发展。

雷达信号中的电离层影响分析及补偿研究对低频宽带遥感成像雷达性能提高及应用拓展具有重要意义。项目针对由雷达回波数据反演获取电离层TEC这一难点，首先进行雷达数据时空特性和传播几何特性分析，研究电离层对多波段宽带雷达信号影响，建立电离层二维电子密度分布模型分析对SAR/ISAR信号共性影响，明确利用回波信号研究电离层效应的合理性与可行性。.在此基础上，探索研究ISAR回波信号驱动的电离层TEC反演算法、电离层影响校正算法、大转角双基ISAR及星载SAR目标重建成像算法。将电离层在时间、空间、频率对雷达信号的影响进行整合，突破依赖电离层理论近似模型进行反演的局限性。总结电离层污染评价标准，当入射角、TEC为定值时，带宽越大频率越低，电离层对距离向偏移量、距离向分辨率、方位向偏移量、方位向分辨率的影响均越明显。特别是当频率低于300MHz，带宽大于100MHz时，电离层对雷达信号的影响已不可容忍，严重影响成像聚焦效果。.最后，本项目对MIMO-SAR波束形成及成像算法、SAR图像干涉配准算法及InSAR地面形变检测应用进行探索性扩展研究。研究将为雷达信号电离层效应研究提供新思路，为低频宽带雷达信号电离层效应研究发展及未来应用提供理论基础，对低频宽带雷达成像应用的发展有积极促进作用。